一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法技术

本发明专利技术公开了属于电力系统稳定控制领域的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法。该方法为：1）在电磁暂态软件上加载机械复转矩系数扫描模块；2）输入发电机参数和轴系参数，建立轴系运动方程；3）输入扫描参数；4）将扫描频率带入轴系运动方程，计算出此频率下的机械复转矩系数，将机械复转矩系数按实部为机械弹性系数，虚部为机械阻尼系数分开；5）判断此频率是否超过截止频率，若没超过，在此频率上加一个扫描步长，返回步骤4），计算下一个频率点的机械复转矩系数；若超过，停止计算，完成扫描。本发明专利技术可以在PSCAD平台上对待研发电机机械复转矩系数实现自动扫描,扫描快,结果精确,有利于对次同步振荡问题进行研究。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于电力系统稳定控制领域的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法。该方法为：1）在电磁暂态软件上加载机械复转矩系数扫描模块；2）输入发电机参数和轴系参数，建立轴系运动方程；3）输入扫描参数；4）将扫描频率带入轴系运动方程，计算出此频率下的机械复转矩系数，将机械复转矩系数按实部为机械弹性系数，虚部为机械阻尼系数分开；5）判断此频率是否超过截止频率，若没超过，在此频率上加一个扫描步长，返回步骤4），计算下一个频率点的机械复转矩系数；若超过，停止计算，完成扫描。本专利技术可以在PSCAD平台上对待研发电机机械复转矩系数实现自动扫描,扫描快,结果精确,有利于对次同步振荡问题进行研究。【专利说明】—种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法
本专利技术属于电力系统稳定控制领域，特别涉及一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法。
技术介绍
电力系统次同步振荡(Subsynchronous Oscillation, SS0)是一种严重的稳定性问题，它会导致发电机组大轴的疲劳积累，甚至断裂，严重威胁着电力系统的安全运行。串联电容补偿输电线路或直流输电系统都有可能引起发电机组与电网之间不良的相互作用从而导致次同步振荡。上世纪70年代，在美国Square Butte高压直流输电工程调试过程中，首次发现了由HVDC引起的汽轮发电机组的SSO问题。后来，在美国的CU、IPP,印度的Rihand-Deli，瑞典的Fenno-Skan等高压直流输电工程中，都表明了有可能导致SS0。截至到2012年底，全国已投入运行的串补容量超过30.688Gvar，其中可控串补工程有3个，总容量为849.8Mvar。到2020年，国家电网公司将有约40个HVDC工程投入运营，其中很大一部分直流工程负责相关大型火电基地的电力外送任务，这些HVDC工程容量大、电压等级高、输电距离远，而且由于送端主要是超临界、超超临界的大型火电机组，这使得直流控制系统引发的SSO问题越来越突出。其中，葛南、天广二回、高岭和呼辽等直流工程曾发现存在HVDC引发SSO的风险。因此，深入分析、研究可能引发的SSO已成为一个重要的技术问题。复转矩系数分析法是1.M.Canay先生于1982年提出的一种次同步振荡分析方法。目前，对于复转矩系数，即可以通过系统的传递函数模型推导得到，也可以通过时域响应曲线计算得到，然后再根据前面的稳定判据和复转矩系数来分析轴系的稳定性。然而由解析法求取的复转矩系数计算量巨大，研究不方便，而且由于尚未建立多FACTS装置在次频率范围内精确数学模型，应用有限，而时域响应曲线可以通过物理系统的测试得到，也可以通过仿真软件进行时域计算得到，其中仿真方法速度快、成本低，不受系统中多FACTS装置影响，得到了越来越多的应用。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，该扫描方法具体为:I)在电磁暂态软件上加载机械复转矩系数扫描模块；2)输入发电机参数和轴系参数，建立轴系运动方程；3)输入扫描参数；4)将扫描频率带入轴系运动方程，计算出此频率下的机械复转矩系数，将机械复转矩系数按实部虚部分开，实部为机械弹性系数，虚部为机械阻尼系数；5)判断此扫描频率是否超过截止频率，若没超过，则在此频率基础上加一个扫描步长，返回步骤4)，计算下一个频率点的机械复转矩系数；若超过，停止计算，完成机械复转矩系数的扫描。所述步骤I)中的机械复转矩系数扫描模块包括参数输入界面，用于用户输入发电机参数和轴系参数。所述步骤2)中发电机参数包括:汽轮机质块数，是否含励磁机，系统工频，发电机容量，发电机机械同步转速，轴系参数单位制输入参数；轴系参数包括:质量块惯性时间常数，质量块间弹性系数，质量块自阻尼，质量块间互阻尼。所述轴系参数单位制包含3种:标幺值、国际单位、英制单位。所述步骤2)中轴系运动方程由汽轮发电机组轴系模型得到，汽轮发电机组轴系模型采用简单集中质量模型，根据轴系参数单位制的不同进行单位制转换；简单集中质量块模型定义:在这个模型中，发电机组轴系用几个刚性质量块代替，并通过无质量弹簧连接起来。所述步骤2)中轴系运动方程为:【权利要求】1.一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法,其特征在于,该扫描方法具体为: 1)在电磁暂态软件上加载机械复转矩系数扫描模块； 2)输入发电机参数和轴系参数，建立轴系运动方程； 3)输入扫描参数； 4)将扫描频率带入轴系运动方程，计算出此频率下的机械复转矩系数，将机械复转矩系数按实部虚部分开，实部为机械弹性系数，虚部为机械阻尼系数； 5)判断此扫描频率是否超过截止频率，若没超过，则在此频率基础上加一个扫描步长，返回步骤4)，计算下一个频率点的机械复转矩系数；若超过，停止计算，完成机械复转矩系数的扫描。2.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述步骤I)中的机械复转矩系数扫描模块包括参数输入界面，用于用户输入发电机参数和轴系参数。3.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述步骤2)中发电机参数包括:汽轮机质块数，是否含励磁机，系统工频，发电机容量，发电机机械同步转速，轴系参数单位制输入参数； 轴系参数包括:质量块惯性时间常数，质量块间弹性系数，质量块自阻尼，质量块间互阻尼。4.根据权利要求3所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述轴系参数单位制包含3种:标么值、国际单位、英制单位。5.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述步骤2)中轴系运动方程由汽轮发电机组轴系模型得到，汽轮发电机组轴系模型采用简单集中质量模型，根据轴系参数单位制的不同进行单位制转换；简单集中质量块模型定义:在这个模型中，发电机组轴系用几个刚性质量块代替，并通过无质量弹簧连接起来。6.根据权利要求1或5所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法,其特征在于，所述步骤2)中轴系运动方程为: 7.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述步骤3)中扫描参数包括:起始频率，截止频率，扫描步长。8.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的机械复转矩系数扫描方法，其特征在于，所述步骤4)中机械复转矩系数的计算公式为: 在忽略励磁机上产生电枢反应转矩AT6,同时也忽略掉汽轮机和调速器作用AT1到AT4的情况下，保留A S5=A S和A T5=-A Te两个状态变量，消去其他变量，可以得到以下关系式 KM(p) A S=-ATe(2) 其中，KM(p)是微分算子P = $的有理分式，为ATe与A 6之间的传递函数； 对式(2)进行推导，在同步发电机机械轴系的运动方程(I)中消去A Coi,得到式(3)Hip) -K1(P)IsSl O -K1(P) M2(P) -K2(P)AS2O -K1(P) Hip)o 【文档编号】G06F17/50GK103778287SQ201410015253【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:201本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，蒋维勇，许建庭，郭春林，杨琳，肖湘宁，
申请(专利权)人：国网北京经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：